Atık yağların geri kazanımı; içerisinde bulunan her türlü kirletici, oksidasyon ürünleri ve partiküllerin giderilerek ulusal veya uluslararası standartlar, şartnameler ile kullanım amacına uygun baz yağ veya petrol ürünlerinin elde edilmesi işlemidir. Geri kazanımın başarısı; yüksek verim ve kaliteli ürün elde edilmesine, geri kazanım işlemleri sonucunda havaya, suya ve toprağa zarar verilmemesine ve atık oluşumunun en aza indirgenmesine bağlıdır.
Ülkemizdeki yasal mevzuata göre, atık yağ geri kazanım faaliyetinde bulunmak isteyen gerçek ve tüzel kişilerin T.C. Çevre Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı’ndan lisans alması zorunludur. Lisans prosedürüne göre geri kazanım sonucu elde edilen ürünlerin standartlara uygunluğunun belgelenmesi amacıyla Türk Standartları Enstitüsü’nden “Türk Standartlarına Uygunluk”, bu ürünlerin piyasaya satışının yapılabilmesi için Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu’ndan “Madeni Yağ Lisansı” alınması zorunludur.
Modern Geri Kazanım Proseslerindeki Temel Adımlar
- Distilasyon
Distilasyon bir sıvı karışımdaki bileşenlerin, buharlaşma özelliklerindeki farklılıktan yararlanılarak, kısmi buharlaştırma ve ardından kondenzasyon yoluyla ayrıştırılma işlemidir. Çalışma şekline göre sürekli – kesikli; besleme akımına göre ikili sistem – çoklu sistem; alınan ürün akımının sayısına göre tek akım – çok akım; ayırma işleminde ek besleme akımı kullanılıp kullanılmamasına göre azeotropik-ekstraktif-tuz katkılı; kolon iç yapısına göre raflı kolon-dolgulu kolon gibi sınıflandırmalar mümkündür. Baz yağların ham petrollerden rafinasyonu ve geri kazanımı gibi proseslerde en çok karşılaşılan distilasyon türleri dolgulu kolonlarda vakumlu distilasyon ve flaş buharlaştırıcılarda su giderimi şeklindedir.
- Vakumlu Distilasyon
Baz yağlarda bileşikler yüksek kaynama noktalarına sahiptir. Bu tür bileşiklerin kaynatılması için sıcaklığın yükseltilmesi yerine basıncı düşürmek tercih edilen bir durumdur. Hem enerji kaybının önüne geçilmesi hem de çevresel etkenler nedeniyle bu maddeler için vakum distilasyon yöntemi kullanılır. Ayrıca yüksek distilasyon sıcaklığı yüksek ön ısıtma sıcaklığı gerektirir ki bu da fırında koklaşma vb. arızaların oluşumunu hızlandırır.
- Atmosferik Damıtma
Baz yağların kaynama noktaları atmosferik damıtmaya uygun olmadığı için vakumlu distilasyon tercih edilir. Ancak bir besleme akımı içerisindeki hafif bileşenleri ayırabilmek için ilk adım olarak tek kademeli proses olan flaş distilasyon tekniğinin uygulanması uygundur. Flaş distilasyonda, besleme akımı birbirleri ile dengede bulunan sıvı ve buhar akımlarına ayrılır. Akımların bileşimi beslemenin buharlaşan miktarına bağlıdır.
- Propan ile Asfalttan Ayırma
Ham petrol bünyesinde birçok bileşenin yanında asfalt da bulundurur. Asfaltı oluşturan maddeler madeni yağlarda yüksek viskoziteye, renk kararmasına ve yüksek karbon bakiyesine neden oldukları için istenmeyen maddelerdir. Asfalt, vakum distilasyon kulesinin alt kısmından alınan bakiyede yoğun olarak bulunur. Propan ile asfaltsızlaştırma prosesi, sıvı/sıvı ekstraksiyon prosesi olup solvent olarak propan kullanılır. Proses, propanın yüksek viskoziteli maddeleri çözmeme, düşük viskoziteli maddeleri ise çözme esasına dayanır. Asfalt ham petrolün en yüksek viskoziteli elemanı olduğundan, ekstraksiyon esnasında propan içerisinde çözünmeyerek çökelek oluşturup ortamdan ayrılır. Prosesin etkinliği sıcaklığa ve propan dozajıyla doğrudan ilişkilidir.
- İnce Film Buharlaştırıcısı
İnce film buharlaştırıcıları, zor ve karmaşık problemlerin olduğu distilasyon, gaz arıtma, konsantrasyon, kurutma gibi temel işlemlerde dikkat çeken ve kabul edilen bir çözüm yoludur. Konumuna göre yatay ve düşey, tasarımına göre silindir ve koni, çalışma prensibine göre zıt akımlı ve eş yönlü, içerdiği döner mil ve bıçak tipine göre farklı şekilde sınıflandırılır. Genel olarak ısıtıcı ceket ile çevrilmiş bir silindirik yüzey, iç kısmında ürünü döner bıçaklar yardımıyla ince film tabakası şeklinde ısınmış yüzeye dağıtan bir milden oluşur. Mil tipi, cidar ile arasında sabit açıklık olan veya mil konik şeklinde ise ayarlanabilir açıklıkta olacak şekilde tasarlanabilir. İnce film buharlaştırıcılarının çoğunluğu sabit açıklıklı mil içeren düşey tip olarak tasarlanır. Ürün ekipman içerisine ısıtma bölgesine teğet olarak giriş yapar ve silindir gövde iç yüzeyine döner mil yardımıyla homojen bir şekilde dağıtılır. Daha sonra döner milin oluşturduğu hareket ile girdaplı bir akış rejimi ve optimum ısı akışıyla birlikte spiral bir yol izleyerek cidar üzerinden aktarılır. Uçucu olan bileşenler hızla buharlaşır ve besleme akımıyla eş yönlü veya zıt yönlü akarak yoğuşturma işlemi için ekipmanı terk eder. Buhar akımı dışarıda yoğuşturularak ürün elde edilir. Uçucu olmayan bileşenler dip bakiye olarak alt kısımdan uzaklaştırılır.
- Hidrojenasyon
Madeni yağların, özellikle motor yağlarının, işlenmesi klasik asit / kil teknolojileri ile yapılır ancak bu teknolojiler ile yağın geri kazanım verimi istenilen seviyelere ulaşamaz. Bu sorunun giderilmesi için susuzlaştırılmış ve artık fraksiyonlarından arındırılmış atık yağın katalitik hidrojenasyon işlemine tabi tutulması tercih edilen bir yöntemdir. Hidrojenasyon, atık yakma ve kimyasal işleme tabi tutma proseslerine kıyasla ticari açıdan daha uygulanabilir bir alternatiftir. Katalitik hidrojenasyon, verim ve son işlem uygulanmış ürünün kalitesi açısından uzun zamandır modern ve başarılı bir rafinasyon işlemi olarak bilinir. Proses, basınçlı hidrojen ortamında yağ fraksiyonunun katı bir katalizör ile teması prensibine dayanır. İşlemin, uygun katalizör ve operasyon koşullarının seçilmesiyle doğan esnekliği, en hafifinden en ağırına geniş bir ürün yelpazesinde uygulanabilirliğini mümkün kılar. Operasyon koşulları, gerekli reaksiyonlar ve hidrojenasyon uygulanacak yağ fraksiyonlarının doğasına bağlı bir çerçevede değişim gösterebilir.
Şekil 1. İnce film tipi buharlaştırıcı ve döner bıçak.
- Çözücü Ekstraksiyonu
Çözücü ekstraksiyonu, genellikle sıvı solüsyon halinde bulunan karışımlardaki bileşenlerden bir veya birkaçının bir çözücü yardımı ile ayrıştırılmasına dayanır. Üç basamakta gerçekleşen bu ayrıma işleminde ilk adım çözücü ve karışımın temas ettirilmesidir. İkinci adımda, oluşan iki ayrı fazın (çözücüce zengin faz, ekstrakt ve çözücüce zayıf, rafinat) ayrımı gerçekleştirilir ve son olarak bu fazlar çözücü geri kazanımı ve solüsyon ayrımı amacıyla distilasyona tabi tutulur. Çözücü ekstraksiyonu basit bir işlemdir; baz yağın solvent içinde tam olarak karışmasını sağlamak için kullanılmış yağ ve solvent uygun oranlarda karıştırılır. Çözücü daha sonra geri dönüşüm amacıyla damıtma yoluyla geri kazanılır. Solvent ekstraksiyon işlemi, kullanılmış yağda normalde bulunan katkı maddelerinin ve safsızlıkların miktarına kabaca karşılık gelen, kullanılmış yağın yaklaşık %10 – 14’ünü kirletici madde olarak temizleme kapasitesine sahiptir.
- Fufural Ekstraksiyonu
Sıvı – sıvı ekstraksiyon prosesinde distilatlar ve asfaltı giderilmiş yağlardaki aromatik bileşikler ve diğer safsızlıklar seçici bir solvent olan fufuralle ekstrakte edilir. Furfural, oksijen karşısında kararsız olan bileşiklerle koyu renkler oluşturan maddeler, reçineler, karbon oluşturan yapılar ve sülfürlü bileşikler gibi diğer istenmeyen maddeler için yüksek çözücü gücüne sahiptir. Hammadde yağ, ekstraksiyon kolonuna sıcaklığı önceden belirlenmiş bir noktadan beslenir, rafinat fazı kolonun tepesinden, ekstrakt fazı dipten çekilir. Ekstrakt fazı soğutulur, ayrılan rafinat kısım tekrar ekstraksiyon kolonuna gönderilir. Rafinat ve ekstrakt çok kademeli solvent geri kazanma işlemlerinden geçirilir. Rafinat yüksek kaliteli baz yağ içerir. Yan ürün ekstrakt, hammadde olarak kullanılır.
- NMP (N-Metil -2-Pirolidon) Ekstraksiyonu
NMP seçiciliği çok yüksek bir solvent olduğundan istenilen kalitede ürün, düşük solvent / yağ oranında yüksek verimle elde edilebilir. Hammadde ve NMP, karşı akımlı ekstraksiyon için gerekli optimum koşulları sağlayacak sıcaklık ve akış hızında ekstraksiyon kolonuna beslenir. Rafinat karışımı kolonun tepesinden çıkar, ısı değiştiricilerden ve rafinat flash kolonuna gelir.
Burada NMP’nin büyük bir kısmı buharlaşarak rafinattan ayrılır ve ekatraksiyon kolonuna geri döndürülür. Flash kolondan çıkan akım olan rafinat beslenerek buharla NMP çekilir. NMP ile zengin ekstrakt karışımı kolonun dibinden çıkar, ısı değiştiricilerden geçirilerek etkili bir buharlaştırma sisteminde NMP ayrılır. NMP içermeyen ekstrakt buharla çekilerek ekstrakt sıyırıcıya gönderilir.
- Kil ile Adsorpsiyon İşlemi
Farklı kaynama sıcaklıklarına sahip olan atık yağlar, fraksiyonlama işlemine tabi tutulduktan sonra sülfürik asit ile muamele edildiği durumlarda bile (klorofil gibi istenmeyen renk veren) katışık maddeler bulunur. Bu yabancı maddeler kilin adsorban özelliğinden yararlanılarak tutulabilir. Bu işlemde susuzlaştırma ve rafinasyon sonrası kalan katışıkların ve kirleticilerin ortadan kaldırılması, koyu rengin açılması ve kokunun ortadan kaldırılması amaçlanmakla birlikte kil ile ağartma, çözücü ekstraksiyonu veya hidrojenasyonda olduğu gibi, yüksek kaliteli baz yağların üretimine yol açmaz ancak proses açısından uygulanması daha kolay ve ucuzdur. Bu işlem sonrasında oluşan katı atık ürünler tehlikeli atık sınıfına girdiği için nihai bertaraf (yakma) veya çimento tesislerinde ilave yakıt olarak kullanılır.
- Enerji Amaçlı Geri Kazanım Prosesi: Yakma
Atık madeni yağın ısıl değerinin yüksek olması sebebiyle geri kazanımı mümkün olmayan madeni atık yağların T.C. Çevre Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı’ndan tehlikeli atık bertaraf lisansı almış tesislerde yakılarak enerjisinden faydalanmak suretiyle enerji geri kazanımının sağlanması mümkündür. Yakma tesislerinde yanma odasına bağlı bir son yanma bölümünün bulunması, yakma fırınındaki ilk bölme sıcaklığının en az 900°C’de olması gerekir. Sıcaklık sürekli kaydedilip kontrol altında tutulmalıdır. Son yanma bölümünde ek bir brülörün bulunması, sıcaklık alt sınırın altına düşünce brülörün otomatik olarak devreye girmesi, bu bölümde en düşük yakma sıcaklığının 850°C, %1’den fazla halojenli organik içeren maddelerde ise 1100°C ve alıkoyma süresinin en az iki saniye olması zorunluluğu bulunur. Tesislerin işletme faaliyetleri boyunca emisyon limit değerlerine uyma zorunluluğu vardır.
